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硅粉加什么原料提炼工业硅

发布时间:2023-09-04 05:19:58

❶ 请问多晶硅的原料是什么,里面的成分是什么四川产地有哪些

生产方法不同,原料就不同
1.改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法
改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢(或外购氯化氢),氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅(国内生产厂家一般直接购买三氯氢硅原料),然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯,提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
2.硅烷法——硅烷热分解法
硅烷(SiH4)是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此技术,由于发生过严重的爆炸事故后,没有继续扩大生产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。
3.流化床法
以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内(沸腾床)高温高压下生成三氯氢硅,将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅,继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应,生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大,生产效率高,电耗低与成本低,适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差,危险性大。其次是产品纯度不高,但基本能满足太阳能电池生产的使用。
此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。
4.太阳能级多晶硅新工艺技术
除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外,还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。
1)冶金法生产太阳能级多晶硅
据资料报导日本川崎制铁公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太阳能电池厂(SHARP公司)应用,现已形成800吨/年的生产能力,全量供给SHARP公司。
主要工艺是:选择纯度较好的工业硅(即冶金硅)进行水平区熔单向凝固成硅锭,去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后,进行粗粉碎与清洗,在等离子体融解炉中去除硼杂质,再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭,去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分,经粗粉碎与清洗后,在电子束融解炉中去除磷和碳杂质,直接生成太阳能级多晶硅。
2)气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅
据资料报导以日本Tokuyama公司为代表,目前10吨试验线在运行,200吨半商业化规模生产线在2005-2006年间投入试运行。
主要工艺是:将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃,流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入,在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅,然后滴入底部,温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。
3)重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅
据美国Crystal Systems资料报导,美国通过对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废料提纯后,可以用作太阳能电池生产用的多晶硅,最终成本价可望控制在20美元/Kg以下。

四川已成全国最大的多晶硅生产地,以乐山为中心,成都、眉山等地都有多晶硅项目,主要集中在乐山,2007年多晶硅产量占全国70%.

据说污染比较严重.

❷ 多晶硅生产流程是什么

多晶硅,是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。

1、石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅,其化学反应SiO₂+C→Si+CO₂↑。

2、为了满足高纯度的需要,必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中,生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl₃)。其化学反应Si+HCl→SiHCl₃+H₂↑,反应温度为300度,该反应是放热的。同时形成气态混合物(Н₂,НСl,SiНСl₃,SiCl₄,Si)。

3、第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯,需要分解:过滤硅粉,冷凝SiНСl₃,SiCl₄,而气态Н₂,НСl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНСl₃,SiCl₄,净化三氯氢硅(多级精馏)。

4、净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺,以高纯的SiHCl3在H₂气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应SiHCl₃+H₂→Si+HCl。

多晶硅的反应容器为密封的,用电加热硅池硅棒(直径5-10毫米,长度1.5-2米,数量80根),在1050-1100度在棒上生长多晶硅,直径可达到150-200毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应,并生成多晶硅。

剩余部分同Н₂,НСl,SiНСl₃,SiCl₄从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离,或再利用,或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的,从某种程度上决定了多晶硅的成本和该工艺的竞争力。


用途

多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如,在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显;在电学性质方面,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显着,甚至于几乎没有导电性。

在化学活性方面,两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料,是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。

❸ 多晶硅生产的原料是什么

多晶硅生产的原料是 三氯氢硅 和氢气 按照一定的比例计入还原炉内进行热分解 和 还原反应 产生多晶硅棒.
三氯氢硅是用氯化氢和工业硅粉在合成炉内反应生成,
氯化氢是用氢气和氯气在氯化氢合成炉内燃烧生成.
氯气是氯化钠工业盐水通过通电反应生成
氢气即可以用氯化钠工业盐水通过通电反应生成
也可以用水通电电解生产.
工业硅粉是用石英矿与碳在通电的情况下还原反应生成工业硅块,经粉碎变成工业硅粉.

❹ 多晶硅的工业生产

多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅,为了提高原料利用率和环境友好,在前者的基础上采用了闭环式生产工艺即改良西门子法。该工艺将工业硅粉与HCl反应,加工成SiHCl3 ,再让SiHCl3在H2气氛的还原炉中还原沉积得到多晶硅。还原炉排出的尾气H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl经过分离后再循环利用。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中,使硅烷裂解并在晶种上沉积,从而得到颗粒状多晶硅。改良西门子法和硅烷法主要生产电子级晶体硅,也可以生产太阳能级多晶硅。 硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中,是硅烷裂解并在晶种上沉积,从而得到颗粒状多晶硅。因硅烷制备方法不同,有日本Komatsu发明的硅化镁法,其具体流程如图2所示、美国Union Carbide发明的歧化法、美国MEMC采用的NaAlH4与SiF4反应方法。
硅化镁法是用Mg2Si与NH4Cl在液氨中反应生成硅烷。该法由于原料消耗量大,成本高,危险性大,而没有推广,现在只有日本Komatsu使用此法。现代硅烷的制备采用歧化法,即以冶金级硅与SiCl4为原料合成硅烷,首先用SiCl4、Si和H2反应生成SiHCl3 ,然后SiHCl3 歧化反应生成SiH2Cl2,最后由SiH2Cl2 进行催化歧化反应生成SiH4 ,即:3SiCl4+ Si+ 2H2= 4SiHCl3,2SiHCl3= SiH2Cl2+ SiCl4,3SiH2Cl2=SiH4+ 2SiHCl3。由于上述每一步的转换效率都比较低,所以物料需要多次循环,整个过程要反复加热和冷却,使得能耗比较高。制得的硅烷经精馏提纯后,通入类似西门子法固定床反应器,在800℃下进行热分解,反应如下:SiH4= Si+ 2H2。
硅烷气体为有毒易燃性气体,沸点低,反应设备要密闭,并应有防火、防冻、防爆等安全措施。硅烷又以它特有的自燃、爆炸性而着称。硅烷有非常宽的自发着火范围和极强的燃烧能量,决定了它是一种高危险性的气体。硅烷应用和推广在很大程度上因其高危特性而受到限制在涉及硅烷的工程或实验中,不当的设计、操作或管理均会造成严重的事故甚至灾害。然而,实践表明,过分的畏惧和不当的防范并不能提供应用硅烷的安全保障。因此,如何安全而有效地利用硅烷,一直是生产线和实验室应该高度关注的问题。
硅烷热分解法与西门子法相比,其优点主要在于:硅烷较易提纯,含硅量较高(87.5%,分解速度快,分解率高达99%),分解温度较低,生成的多晶硅的能耗仅为40 kW ·h/kg,且产品纯度高。但是缺点也突出:硅烷不但制造成本较高,而且易燃、易爆、安全性差,国外曾发生过硅烷工厂强烈爆炸的事故。因此,工业生产中,硅烷热分解法的应用不及西门子法。改良西门子法目前虽拥有最大的市场份额,但因其技术的固有缺点—产率低,能耗高,成本高,资金投入大,资金回收慢等,经营风险也最大。只有通过引入等离子体增强、流化床等先进技术,加强技术创新,才有可能提高市场竞争能力。硅烷法的优势有利于为芯片产业服务,其生产安全性已逐步得到改进,其生产规模可能会迅速扩大,甚至取代改良西门子法。虽然改良西门子法应用广泛,但是硅烷法很有发展前途。与西门子方法相似,为了降低生产成本,流化床技术也被引入硅烷的热分解过程,流化床分解炉可大大提高SiH4 的分解速率和Si的沉积速率。但是所得产品的纯度不及固定床分解炉技术,但完全可以满足太阳能级硅质量要求,另外硅烷的安全性问题依然存在。
美国MEMC公司采用流化床技术实现了批量生产,其以NaAlH4 与SiF4 为原料制备硅烷,反应式如下:SiF4+NaAlH4=SiH4+NaAlF4。硅烷经纯化后在流化床式分解炉中进行分解,反应温度为730℃左右,制得尺寸为1000微米的粒状多晶硅。该法能耗低,粒状多晶硅生产分解电耗为12kW·h/kg左右,约为改良西门子法的1/10,且一次转化率高达98%,但是产物中存在大量微米尺度内的粉尘,且粒状多晶硅表面积大,易被污染,产品含氢量高,须进行脱氢处理。 冶金法制备太阳能级多晶硅(Solar Grade Silicon简称SOG—Si),是指以冶金级硅(MetallurgicalGrade Silicon简称MG-Si)为原料(98.5%~99.5%)。经过冶金提纯制得纯度在99.9999%以上用于生产太阳能电池的多晶硅原料的方法。冶金法在为太阳能光伏发电产业服务上,存在成本低、能耗低、产出率高、投资门槛低等优势,通过发展新一代载能束高真空冶金技术,可使纯度达到6N以上,并在若干年内逐步发展成为太阳能级多晶硅的主流制备技术。
不同的冶金级硅含有的杂质元素不同,但主要杂质基本相同,主要包括Al、Fe、Ti、C、P、B等杂质元素。而且针对不同的杂质也研究了一些有效的去除方法。自从1975年Wacker公司用浇注法制备多晶硅材料以来,冶金法制备太阳能级多晶硅被认为是一种有效降低生产成本、专门定位于太阳多级多晶硅的生产方法,可以满足光伏产业的迅速发展需求。针对不同的杂质性质,制备太阳能级多晶硅的技术路线,如图3所示。

❺ 多晶硅生产工艺流程

多晶硅生产工艺流程如下:
1、石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅,其化学反应SiO_+C→Si+CO_↑。
2、为了满足高纯度的需要,必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中,生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl_)。其化学反应Si+HCl→SiHCl_+H_↑,反应温度为300度,该反应是放热的。同时形成气态混合物(Н_,НСl,SiНСl_,SiCl_,Si)。
3、第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯,需要分解:过滤硅粉,冷凝SiНСl_,SiCl_,而气态Н_,НСl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНСl_,SiCl_,净化三氯氢硅(多级精馏)。
4、净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺,以高纯的SiHCl3在H_气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应SiHCl_+H_→Si+HCl。

❻ 五通桥多晶硅需要什么硅石

多晶硅生产的原料不是硅石,是三氯氢硅和氢气。
多晶硅生产时,三氯氢硅是用氯化氢和工业硅粉在合成炉内反应生成;氯化氢是用氢气和氯气在氯化氢合成炉内燃烧生成。
工业硅粉是用石英矿与碳在通电的情况下还原反应生成工业硅块,经粉碎变成工业硅粉。

多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
工业硅的生产原料是石英矿,也就是硅石。工业硅又称准金属硅。金属硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%以上。
由于对工业硅中铝、钙、铁含量限制严格,对原料的要求也特别严格。
硅石中SiO2>99.0%,Al2O3<0.3%,Fe2O3<0.15%,CaO<0.2%,MgO<0.15%;粒度为15~80mm。
工业硅经一系列工艺提纯后生成多晶硅、单晶硅,供光伏产业及电子工业使用。
多晶硅生产厂家不需要硅石。

❼ 生产有机硅产品的单体原料是什么

生产有机硅产品的单体原料是硅原子上带有各种不同有机基团的氯硅烷,如二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷等。但用量最大、最基本的二甲基二氯硅烷几乎占总用量的90%以上。

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